1. 전선
전기설비 기술기준에서 전선이라 함은 강전류 전송에 사용하는 전기 도체, 절연물로 피복한 전기 도체가 또는 절연물로 피복한 위를 보호 피복(외장)으로 보호한 전기 도체를 말한다. 여기서 말하는 강전류란 명확한 정의는 아니지만 대략 다음에 기술한 것 이외의 것이라고 말할 수 있다.
① 통신, 전화 등의 전기 회로
② 인터폰, 확성기 등의 음성의 전송 회로
③ 고주파 또는 펄스에 의한 신호의 전송 회로
④ 전압의 최대값이 60V 이하인 것(최대 사용 전류가 최대 사용 전압이 15V 이하인
것은 15A이하, 최대 사용 전압이 15V를 넘고 30V이하인 것은 3A이하, 최대 사용 전압이 30V를 넘는 것은 1.5A 이하)으로서 전자 개폐기의 조작 회로 또는 호출 경보벨 등에 접속한 것 등
2. 종류와 호칭법
전선의 종류를 구분하는 방법에는 여러 가지가 있으나 현장에서 많이 사용되는 품목(주로 옥내 배선)을 잘 알아두면 편리하다.
가. 전선의 종류
(1) 용도에 따른 일반적 분류
① 나전선
② 절연전선
③ 다심형 전선
④ 케이블
⑤ 캡타이어 케이블
⑥ 코드
(2) 도체의 재질에 따른 분류
① 동선 : 연동선, 경동선
② 알루미늄선 : 경 알루민늄선, 반경알루미늄선, 연 알루미늄선
③ 강선(철심) 또는 동복 강선
나. 전선의 호칭
: 우리나라에서 사용되는 전선의 호칭은 다음과 같은 것들이 있다.
(1) 전선의 도체를 지름으로 나타내는 법
도체의 지름을 mm로 표기하며 기입 방법은 지름을 나타내는 기호 φ와 소수점 이하 첫 자리까지 지름의 단위를 생략하고 표기한다. (φ1.6, 2.0, 2.6, 3.2) 대개 단선의 경우에 이와 같은 방법으로 호칭하며, 연선에서는 소선의 굴기, 절연 전선 또는 케이블에서는 심선의
굵기를 표시할 때 사용한다.
(2) 전선의 도체를 단면적으로 나타내는 법
연선의 도체를 호칭할 때 사용되는 것이며 도체 전체의 단면적을 ㎟로 나타낸다.
이때 도체의 계산 단면적은 소선수 Χ 소선 1개의 단면적으로 계산하고 복잡한 값이고 그 값이 대표할 수 있는 근사값을 정하며 공칭 단면적으로 호칭한다. 단 ㎟ 이하는 소수 둘째 자리에서 반올림한다. 예를 들어 다음과 같다.
(가) 2.0mm 소선수 7(7/2.0)인 연선의 계산 단면적은 21.99㎟이며 이를 반올림한 공칭 단면적은 22㎟가 되고 표기는 22㎟, 또는 □22 등으로 나타낸다.
(나) 7/0.45인 연선의 계산 단면적은 1.113㎟이고 공칭 단면적은 1.25㎟이며 1.25ㅁ로 보통 표시한다.
(다) 127/3.2인 연선의 계산 단면적은 1021㎟이고 공칭 단면적은 1000ㅁ으로 호칭한다.
(라) 절연과 외장을 약호(기호)로 표시하는 법 : 절연 전선의 경우에는 절연물의 재질에 따라 약호로 표시하고 케이블의 경우에는 절연물의 재질고 외장물의 재질에 따라 약호로 표시한다.
(마) 연합하여 표기하는 법 : 전선을 호칭할 때에는 대개 사용 전압, 절연물, 절연체의 굵기 등을 복합적으로 표시하여 사용하는 경우가 많다. 예를 들면 다음과 같다.
① 600V IV 2.0 (600V 비닐절연전선, 지름 2.0mm)
② 3.3kV 80 (3.3kV 폴리에틸렌 절연 비닐 외장 케이블 단면적 80㎟)
3. 전선의 용도
전선의 용도는 다양하지만 일반적으로 전선로의 종류에 따라 구분하는 방법이 일반적이다.
전선에는 전기용품 안전 관리법, 공업 표준화법 및 공산품 품질 관리법(이상을 전기용품에 관한 법률이라 한다.)의 적용을 받는 것을 제외하고는 별도로 산업자원부 장관이 정하여 고시하는 규격에 적합한 것을 사용한다.
가. 나전선(裸電線, naked wire)
① 전선로용으로 애자 사용 공사를 하는 경우
② 절연물이 열고 인하여 열화 될 우려가 있는 장소의 배선
③ 절연물이 부식하기 쉬운 장소에서 사용하는 배선
④ 저압 접촉 전선으로 사용하는 트롤리버스 덕트배선
⑤ 가공 송전선, 지선, 가공 지선, 보호선, 보호망, 전력 보안 통신용 약전류 전선
나. 절연전선(絶緣電線, insulated wire)
: 절연 전선에는 전기용품에 관한 법률의 적용을 받는 것 또는 고시하는 규격에 적합한 것을 사용한다.
① 보통 장소에서의 애자 사용 배선, 몰드배선
② 금속관, 합성 수지관, 가요 전선관 등에 의한 노출배선 및 매입 배선
③ 금속 덕트, 플로어 덕트, 버스 덕트, 라이팅 덕트, 셀룰라 덕트 등의 매입 배선
④ 가공 배전 선로
다. 케이블(power cable)
① 외부적인 손상을 받을 염려가 없는 장소로서 조영재에 따라 취부 하는 노출 배선
② 금속관, 합성 수지관 등의 보호관을 사용한 노출 배선 또는 콘크리트 매입 배선
③ 천정 속 또는 평벽의 공동, 블록내의 뚫린 구멍을 이용하는 배선
④ 심벽 속을 이용한 매입 배선
⑤ 금속 덕트, 케이블 래크 등의 노출 배선
⑥ 구내의 지중 매입 배선
라. 캡타이어 케이블(cabtyre cable)
주로 광산, 공장, 농장 등에서 사용되는 이동용 전기 기기 및 이에 유사한 용도로 사용되는 케이블로서 내마모성, 내충격성, 내굴곡성이 좋고 동시에 내수성을 가지고 있는 것이며 도체의 위에 절연 피복을 하고 그 위에 외장을 실시한 전선이다. 도체의 공칭 단면적은 100㎟ 이하, 선심수가 5가닥 이하이고 각 선심의 재료 및 구조가 동일하게 되어 있다. 100V이상 600V이하의 저압용은 외장의 종류에 따라 다음과 같이 세 가지로 구분한다.
① 캡타이어 케이블 : 외장이 천연 고무 혼합물
② 클로로프렌 캡타이어 케이블 : 외장이 클로로프렌 고무 혼합물의 것
③ 비닐 캡타이어 케이블 : 외장이 비닐 혼합물의 것
또한 외장의 구조 등에 의해 1종에서 4종까지 구분하여 분류하기도 한다.
마. 코드(cord)
코드는 소형 전기 기계, 기구에 좁속하는 이동 전선에 사용되는 것이며 코드의 굵기는 0.5(0.75)㎟ 이상 5.5㎟이하로 규정되어 있다.
코드의 종류로는 고무 코드, 비닐 코드, 고무 캡타이어 코드, 비닐 캡타이어 코드, 금사 코드가 있고 정격 전압은 300V이하이다.
코드는 전기용품 안전 관리법의 적용을 받는 것이 아니면 이를 사용해서는 안되며, 또한 비닐 코드 및 비닐 캡타이어 코드는 전구선 및 고온에서 사용하는 전열기에는 사용할 수 없다.
바. 다심형 전선
절연물로서 피복한 도체를 1본의 나도체의 주위에 절연물로 피복한 도체 바깥지름의 80배 이하의 피치로 나선상으로 감아 붙인 것이다. 이 전선은 저압 가공 전선 전용으로 알루미늄을 도체로 하는 절연 전선의 일종이며 절연된 알루미늄 전선의 강도상의 약점을 보완하기 위하여 절연되어 있지 않은 강심 알루미늄 연선을 첨가하여 여기에 전선의 장력을 지지하도록 한 것이다. 그 외에 동 도체의 것도 추가되어 사용된다. 즉 절연물로 피복된 도체는 경동선, 경 알루미늄 또는 반경 알루미늄 단선과 연선으로서 절연체는 비닐 혼합물, 폴리에틸렌 혼합물, 또는 에틸렌 프로필렌 고무 혼합물로서 그 두께는 각각의 절연체의 사용한 600V 절연 전선의 경우와 같다. 절연물로 피복되지 않은 도체는 경동선의 단선, 연선 또는 강심 알루미늄 연선으로 되어 있다.
이 전선의 300V이하의 가공 전선에만 사용이 허용되어 있고 나도체의 부분은 제2종 접지 공사를 실시한 중성선이나 접지측 전선 또는 제3종 접지 공사를 실시한 조가용선에 한정되어 있다.
4. 단선과 연선
전선에는 단선과 연선(꼬은선)이 있다. 직경이 커지면 가요성이 불리한 관계로 연선을 사용한다.
가. 단선
전선의 도체가 한 가닥으로 이루어진 전선을 단선이라 하고, 단면이 원형, 평각형, 각형, 홈 붙이형 등이 있으며 각각 용도에 따라 구분 사용한다. 원형의 단선의 굵기는 도체의 지름(mm)으로 나타내며, 옥내배선에는 가요성이 좋은 1.6~3.2mm의 연동선을 많이 사용한다.
나. 연선
여러 가닥의 소선을 꼬아 합쳐서 된 전선을 말하며 전류용량이나 기계적인 강도가 큰 장소에 사용할 경우 혹은 가요성이 요구되는 장소에 사용된다. 연선의 굵기는 각 소선의 단면적을 합한 공칭 단면적(㎟)으로 나타내거나, 소선 수와 소선의 지름으로 나타낸다.
대부분의 연선은 중앙의 한 소선을 중심으로 그 주위에 여려 층으로 꼬아 만든 동심 연선으로 소선의 굵기와 감은 층수에 따라 필요한 도체 단면적을 구하고, 지름이 동일한 소선으로 이루어진 동심 연선의 총 소선 수와단면적은 다음과 같은 식으로 계산한다.
총 소선 수 : N = 3n(n+1)+1
연선의 단면적 : A = aN = Nπd²/4(㎟)
연선의 바깥지름 : D = (1+2n)d
여기서, n=중심 소선을 뺀 층수, d= 소선의 지름(mm), a=소선한가닥의 단면적(㎟)
5. 전선의 절연 및 보호재료
가. 절연 및 보호재료의 특성
(1)염화비닐(PVC)
아세틸렌과 염화수소를 염화 제이수은을 촉매로 하여 반응시키는 방법, 또는 에탤랜 클로리드를 열분해하는 방법으로 제조되며 융점이 낮은 반면에 다음과 같은 특성을 가지고 있어서 종래에 고무를 대신하여 전선의 피복이나 테이프의 재료로 활용되고 있다.
① 전기적 성질이 우수하다.
② 내유, 내 화학약품성이다.
③ 난연성이다.
④ 내 노화성이 우수하다.
⑤ 착색이 자유롭다.
그러나 유전율이 크기 때문에 일반적으로 고주파 및 고전압용 절연 재질로는 사용되지 않는다. 난연성, 내유성, 내오전성 및 내수성이 좋다. 일반적으로 가소제, 안정제, 충진제등을 배합하여 사용하며, 배합에 따라 내열성, 내한성 및 경도 범위가 크게 변하므로 용도에 맞는 재질의 선정이 용이하다.
(2) 폴리에틸렌(PE)
폴리에틸렌은 석유나 천연가스에서 생기는 에틸렌의 종합으로 생성되는데, 비중이 작고(0.92~0.96) 가공이 용이하고 기계적으로 강하고 내수, 내한, 내약품성이 풍부하며 분자쇄에 극성기를 가지지 않아서 전기적 성질이 고주파 영역까지 우수하다.
유전율 및 유전정접이 적고, 온도와 주파수에 따라특성변화가 거의 없는 특징 때문에 통신용, 고주파용의 절연체로서 널리 사용된다. 기계적으로 강하며 내약품성, 내용재성이 우숳하며 특히 내수, 내습성이 뛰어나 통신케이블, 고주파 케이블용 절연재료로 널리 사용되며 600V, 3,300V, 6,600V, 22,000V등에 활용되고 있다.
(3) 불소수지
모든 불소수지는 불연성(Non-flammable)이며 내열, 내약품 및 내산화성이 극히 우수한 내열, 내식재료이다. 또한, 기계적 강도가 높으면 전기적 특성도 합성수지 중 우수하여 고온, 고주파, 고전압의 전기장치나 온도변화가 심한 항공기의 절연재로, TV의 송수신기, 레이다용 및 고주파 케이블 코드의 컨넥터의 절연부품으로 사용된다.
(4) 브틸고무
이소프틸렌에 약 2%의 이소플렌을 중합시켜서 만든 것으로 화학적으로 안정하고 내열성, 내수성, 내한성, 내 노화성이 우수하다. 또한 내 코로나, 내 오존, 절연성이 우수후며, 유전율 및 유전 역율이 작은 외에 온도 및 주파수에 의해서도 특성이 그다지 변하지 않아서 고압케이블의 절연, 외장이나 고주파 케이블의 절연재료 등으로 사용된다.
(5) 클로로플렌계 합성고무
클로로플렌을 중합해서 얻어지는데 네오프렌이라고도 한다. 전기적 성질은 저항률이 쳔연 고무에 비해 낮지만 난연성, 내열성, 내유성, 내마모성이 우수하고 산소, 일광, 오존등에 의한 내후, 내 노화성이 대단히 우수하여 전선이나 케이블의 외부 보호(시스)에 사용한다.
(6) 규소고무
유지고분자의 특색인 휘기 수운 성질과 고무고분자의 특색인 내열성이 겸비한 것으로 -70℃~200℃에 이르기까지 사용 온도범위가 극히 넓은 절연재료이다.
(7) 가교폴리에틸렌
폴리에틸렌은 고주파 특성 등은 대단히 우수하지만 열에 약하다는 결점이 있는데 이러한 단점을 보완하기위하여 폴리에틸렌에 방사선을 조사함으로서 특성을 개선하여 만든 것을 조사 폴리에틸렌이라고 하며, 폴리에틸렌애 유기 과산화물을 배합하고 열처리로 화학가교를 해서 특성을 개선시킨 것을 화학가교 폴리에틸렌 또는 가교폴리에틸렌이라고 한다. 폴리에틸렌에 비해 내열성, 내약품성, 내수성, 전기적,